Cousera Algorithms PartI第二周课后问答题,有这样一道题,当时没什么想法,直到学了第三周的归并排序,才弄明白要怎么做,这里记录一下自己的想法与最终代码。
问题描述
简而言之,这道题就是有红白蓝三种颜色的球共n个随机排列,而我们的任务就是将这n个球按红、白、蓝顺序排好。这也就是这道题名为荷兰国旗的原因,下图即为荷兰国旗,可谓生动形象。
这道题最大的难题就在于只允许迭代一次就将数组排列好,如果没有这样的要求,这道题就很简单了,只需要一个球一个球检验就是了。
解决办法
受归并排序的启发,我认为想解决这道题,我们需要3个指针,lo、hi、current,分别代表白球的起始点分界点、终止分界点、当前位置点。答题思路就是这样:首先建立一个长度为n的数组,lo、current位于数组0位,hi位于数组n-1位。如果当前位置我们检验出颜色为红色,而且lo=current,那么就将lo、current都加1。如果当前为红色,而且lo<current那就说明,在当前这颗红球的前面已经遇到了白球,为了将红球排到前面,我们需要另lo位置的球与current位置的球互换位置,同时将lo、current都向前1位。如果检测current为白球,那么lo保持不动,current加1。如果遇到蓝球那么,我们先要将其移动到数组的后部,我们就应该交换current和hi位置的元素,同时current保持不动(因为当前current位置的球还没有检验过,是之前hi位置的球),hi要向后移动一位,即将hi-1。这样最后就能够将数组按规定排好。
整理一下:
红=1
白=0
蓝=2
if (color(current)==1 && less(lo,current) )
swap(lo,current); // 互换位置
lo++;
current++;
else if (color(currrent)==1 && color(lo)==1)
lo++;
current++;
else if(color(current)==0)
current++;
else if (color(current)==2)
swap(current,hi);
hi--;
简单拿草稿纸画一下就更清楚了
代码
import java.util.Arrays;
import edu.princeton.cs.algs4.StdRandom;
public class DutchNationalFlag { /* 荷兰国旗问题,有红白蓝三种小球在数组中随机排列,我们的目的是* 将三种球按红白蓝三种顺序排好,而且要求只遍历数组一次 */public static final int red = 0;public static final int white = 1;public static final int blue = 2;private int n;private int[] buckets;public DutchNationalFlag (int[] buckets){ // 创建一个数组n = buckets.length;this.buckets = buckets;}public void sort(){int lo = 0; // 白球的起始分界点int hi = n-1; // 白球的终止分界点int current = lo; //当前指针while (current <= hi){switch(color(current)){case red:if (current != lo) swap (current , lo);current ++;lo ++;break;case white:current ++;break;case blue:swap (current , hi);hi--;break;}}}private void swap(int a, int b) {// 交换两个位置的元素int temp = buckets[b];buckets[b] = buckets[a];buckets[a] = temp;}private int color(int c) {// 检测当前位置的颜色return buckets[c];}public static void main(String[] args) {int n = 10;int [] buckets = new int[n];for (int i = 0; i < n; i++){buckets[i] = StdRandom.uniform(3);}DutchNationalFlag s = new DutchNationalFlag (buckets);System.out .println(Arrays.toString(buckets));s.sort();System.out .println(Arrays.toString(buckets));}}
这门课我写的代码日后都会上传到我的github上:https://github.com/zhengmingzhang